电路基础知识讲座学习教案

1、会计学1电路电路(dinl)基础知识讲座基础知识讲座第一页，共64页。电源(dinyun)电路(dinl)基础知识讲座交流电直流电电路(dinl)基本元件电路元件的伏安特性直流特性交流特性波形图相量图电路元件的功率特性感性负载容性负载功率三角形电阻电感电容电流的微观概念欧姆定律阻碍作用内容简述第1页/共64页第二页，共64页。电源(dinyun)电源是提供电能的装置。电源因可以(ky)将其它形式的能转换成电能，所以把这种提供电能的装置叫做电源。 广义(gungy)上讲，电源分为直流电和交流电。两端极性不随时间改变的是直流电源两端极性随时间改变的是交流电源第2页/共64页第三页，共64页。我国三

2、相(sn xin)电网由三个相位差120度角的交变频率(pnl)为50HZ（每秒极性改变100次，振荡周期为1/50秒）第3页/共64页第四页，共64页。众所周知，我国三相电网(dinwng)中，相线与零线的电压为（照明电路）220V相线与相线的电压(diny)（动力电路）为380V这里(zhl)所表述的电压是真实值吗？第4页/共64页第五页，共64页。相线与零线220V，相线与相线380V，均是有效值！通过积分计算R在正弦(zhngxin)交流电压下，T时间内，发热量（消耗电能）为Q让R在T时间内，发热(f r)为Q，求所需要的直流电压U=？电网(dinwng)相电源，在T时间内，对同一元件

3、，所产生的热效应等同于220V直流电源所产生的热效应第5页/共64页第六页，共64页。电路基本(jbn)元件电阻电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个(y )耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆（ohm），简称欧，符号是（希腊字母，读作Omega)，1=1V/A。比较大的单位有千欧（k）、兆欧（M）（兆=百万，即100万）。第6页/共64页第七页，共64页。欧姆定律导体中的电流，跟导体两端(lin dun)的电压成正比，跟导体的电阻成反比。【表达式：I=U/R】欧姆定律适用于纯电阻电路(dinl)，金属导电和

4、电解液导电在气体导电和半导体元件(yunjin)等中欧姆定律将不适用。第7页/共64页第八页，共64页。电流(dinli)的微观概念单位时间内流过某导体截面(jimin)的电荷量 1A=1C/S正电荷的移动(ydng)形成电流1C约相当于6.251018个电子的电量 C代表库仑，描述电荷量I I第8页/共64页第九页，共64页。电路基本元件(yunjin)电感电感(din n)是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产感应电流来抵制通过线圈中的电流。生这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感(din n)，单位是“亨利电感量：自感系数，是表示电感原

5、件自感应能力的一种物理量。当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便产生电势，这是电磁感应现象(xinxing)。所产生的电势称感应电势，大小正比于磁通变化的会速度和电感系数（线圈匝数，励磁特性）。电感量的基本单位为H（亨），还有毫亨（mH），微亨（uh）。第9页/共64页第十页，共64页。电生磁：通电导线(doxin)周围产生磁场通电导线(doxin)在周围会产生磁场第10页/共64页第十一页，共64页。磁生电：变化的磁场(cchng)周围感生出电场第11页/共64页第十二页，共64页。第12页/共64页第十三页，共64页。电路(dinl)基本元件电容电容，用字母C表示。顾名思义(g mng

6、s y)，电容器就是“储存电荷的容器”。任何(rnh)两块金属导体中间用绝缘体隔开就形成了电容器。金属板称为极板,绝缘体称为介质.电容器极板上的带电量Q与电容器两端电压U之比称为电容量C，既 C = Q/U第13页/共64页第十四页，共64页。电容(dinrng)单位：1C/1V=1F （法）1C=1F*1V1F=106uF 1uF=106pF第14页/共64页第十五页，共64页。电路(dinl)元件的直流特性小灯泡(dngpo)正常发光小灯泡缓慢发光(f un)，电感阻碍电流突变，待电路导通时，没有电阻小灯泡不发光，电容电阻无穷大，相当于开路第15页/共64页第十六页，共64页。正弦(zhn

7、gxin)相量图用长短(chngdun)示意有效值的大小用角度(jiod)示意初始状态第16页/共64页第十七页，共64页。正弦(zhngxin)相量图第17页/共64页第十八页，共64页。目的：简化波形图，便于(biny)感性认识正弦(zhngxin)相量图第18页/共64页第十九页，共64页。正弦(zhngxin)相量图第19页/共64页第二十页，共64页。相位差同一交流电路中，某些元件(yunjin)上的电压和电流变化不同步，存在时间差。为了便于(biny)分析，用角度差表示时间差，即相位差第20页/共64页第二十一页，共64页。相位差第21页/共64页第二十二页，共64页。纯电阻电路(

8、dinl)波形与相量图电压波形(b xn)与电流波形(b xn)同相,没有时间差第22页/共64页第二十三页，共64页。纯电感电路(dinl)波形与相量图电压波形(b xn)超前电流波形(b xn)90度角第23页/共64页第二十四页，共64页。纯电容电路(dinl)波形与相量图电压波形滞后(zh hu)电流波形90度角第24页/共64页第二十五页，共64页。电路元件上的电压与电流的变化时间差异,取决于元件自身(zshn)的属性为什么同一(tngy)元件上的电压电流会有变化差异？储能(ch nn)特性励磁特性第25页/共64页第二十六页，共64页。电压与电流同相（变化(binhu)相同）电流滞

9、后电压(diny)90电角度电压滞后电流90电角度第26页/共64页第二十七页，共64页。对交流电路的阻碍(z i)作用纯电感(din n)的感抗和交流电路的频率和自感系数成正比纯电容(dinrng)的容抗和交流电路的频率以及电容(dinrng)量成反比纯电阻阻值在交流电路里不随频率而改变所有的单位均是欧姆通直流，阻交流通交流，隔直流第27页/共64页第二十八页，共64页。电路(dinl)元件的阻碍作用使得电流对其做功电功的概念(ginin)用于发光，发热，以及(yj)电力拖动的所消耗的电能，叫做有用功用于建立交变磁场电场，从而使互相转换的叫无用功功的基本单位是焦耳（电费）第28页/共64页第

10、二十九页，共64页。功率(gngl)（直流电路）有功功率的单位(dnwi)是瓦特第29页/共64页第三十页，共64页。功率(gngl)（交流电路）第30页/共64页第三十一页，共64页。无功功率(w n n l)的单位是乏第31页/共64页第三十二页，共64页。视在功率(sh zi n l)的单位是伏安第32页/共64页第三十三页，共64页。视在功率(gngl),有功功率(gngl),无功功率(gngl)在数值上有什么联系？第33页/共64页第三十四页，共64页。实例一 电气设备铭牌(mngpi)的含义第34页/共64页第三十五页，共64页。实例二 计算(j sun)瞬时功率因数第35页/共6

11、4页第三十六页，共64页。功率(gngl)补偿为什么要进行无功(w n)补偿？第36页/共64页第三十七页，共64页。功率(gngl)补偿功率(gngl)补偿1000KVA的变压器，如果功率的变压器，如果功率(gngl)因数为因数为0.8，只能输出只能输出800KW的有功功率的有功功率(gngl)，另外，另外200KVar作为无功输出作为无功输出降低电源利用率，增加了损耗（线路发热，变压器励磁损耗）降低电源利用率，增加了损耗（线路发热，变压器励磁损耗）低压电网中的无功补偿状态有哪些？第37页/共64页第三十八页，共64页。功率(gngl)补偿136厂房厂房(chngfng)南配电室南配电室功率

12、因数表功率因数表第38页/共64页第三十九页，共64页。功率(gngl)补偿第39页/共64页第四十页，共64页。功率(gngl)补偿欠补偿(bchng)过补偿(bchng)全补偿（功率因数为1）感性负载容性负载纯电阻第40页/共64页第四十一页，共64页。功率(gngl)补偿全补偿(bchng)（功率因数为1）由于电力系统中的负载和线路并非理想状况由于电力系统中的负载和线路并非理想状况(zhungkung)，均有损耗，所以功率因数达到，均有损耗，所以功率因数达到1的状的状态无法维持态无法维持低压电网中，功率因数能否达到低压电网中，功率因数能否达到1？功率因数达到功率因数达到1，会出现什么状况

13、？，会出现什么状况？产生谐振！第41页/共64页第四十二页，共64页。谐振(xizhn)R,L,C电路UIRZIU 发生(fshng)谐振电压电压(diny)与电流同相，总阻抗呈电阻型与电流同相，总阻抗呈电阻型第42页/共64页第四十三页，共64页。并联(bnglin)谐振BGj LRCYj1j谐振(xizhn)时 B=0，即0)(20200LRLCCLRpaifpai100*2时，发生(fshng)并联谐振！第43页/共64页第四十四页，共64页。并联(bnglin)谐振CLR谐振(xizhn)特点：电压与电流同相支路电流远大于总电流CI LI 0I U0ICI LI 第44页/共64页第四

14、十五页，共64页。并联(bnglin)谐振CLR并联谐振现象烧接触器烧电容烧线圈(xinqun)总电流小于支路电流第45页/共64页第四十六页，共64页。并联(bnglin)谐振107燃气锅炉房的谐波治理(zhl)设备是感性负载严禁与容性负载使用！第46页/共64页第四十七页，共64页。串联(chunlin)谐振XRXXRCLRZCLj )( j)1( j IRj L+_Cj1 U时，电路发生谐振。时，电路发生谐振。当当 1 0 00CLX 第47页/共64页第四十八页，共64页。 IRj L+_Cj1 ULU CU RU ILC上的电压大小相等上的电压大小相等(xingdng)，相位，相位相

15、反，串联总电压为零，称电压谐振相反，串联总电压为零，称电压谐振CU LU RU 支路(zh l)产生高电压！串联(chunlin)谐振第48页/共64页第四十九页，共64页。谐波(xi b)一般是指对周期性的非正弦电量(dinling)进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量(dinling)。第49页/共64页第五十页，共64页。谐波(xi b)谐波(xi b)产生的原因主要有：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波(xi b)。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。第50页/共64页第五十一页，共64页。谐波(xi b)非线性电器元件特点：

16、伏安特性曲线不是(b shi)直线二极管，稳压管，三极管，场效应管，晶闸管等等(dn dn)第51页/共64页第五十二页，共64页。谐波(xi b)谐波(xi b)危害 谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生老化，使用寿命缩短，甚至发生(fshng)故障或烧毁。谐故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐

17、波还会引起继电保护和自动大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。1.降低系统容量如变压器、断路器、电缆等降低系统容量如变压器、断路器、电缆等2.加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备加速设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备危害生产安全与稳定危害生产安全与稳定3.浪费电能等。浪费电能等。第52页/共64页第五十三页，共64页。谐波(xi b)谐波(xi b)治理有哪几种方式？108厂房厂房(chn

18、gfng)并联电并联电抗器抗器107燃气锅炉房谐波治理设备燃气锅炉房谐波治理设备第53页/共64页第五十四页，共64页。谐波(xi b)无源谐波无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如(lr)5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低

19、压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。第54页/共64页第五十五页，共64页。谐波(xi b)利用感性负载的通低频(dpn)，阻高频特性LC滤波(lb)电路无源滤波第55页/共64页第五十六页，共64页。谐波(xi b)有源谐波有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力(dinl)电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力(dinl)电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之

20、无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。第56页/共64页第五十七页，共64页。谐波(xi b)第57页/共64页第五十八页，共64页。谐波(xi b)第58页/共64页第五十九页，共64页。变压器励磁(l c)涌流为什么合上134厂房(chngfng)#2变压器环网柜后跳闸？为什么高压间每个中置柜内配备(pibi)630A的开关？第59页/共64页第六十页，共64页。变压器励

21、磁(l c)涌流1I励磁涌流原理图U1e1当合上断路器给变压器当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回得很大，然后很快返回(fnhu)到正常的空载到正常的空载电流值，这个冲击电流电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流通常称之为励磁涌流第60页/共64页第六十一页，共64页。变压器励磁(l c)涌流 如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立建立(jinl)了稳态磁通。在这种情况下，变压器不了稳态

22、磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。会产生励磁涌流。 当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有值。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个(y )非周期分量的磁通，如果合闸时铁芯还有剩磁，磁通还会非周期分量的磁通，如果合闸时铁芯还有剩磁，磁通还会更大！实际运行中可达到更大！实际运行中可达到2.7倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸会产生很大的磁通，导致励磁涌流现象。会产生很大的磁通，导致励磁涌流现象。第61